非时隙CSMA/CA性能分析与研究

通过对基于IEEE802.15.4的无线传感网络的非时隙CSMA/CA的算法进行分析,建立了适合于大部分无线传感网络实际应用的具有单步转移概率分布的离散马尔可夫链模型。并给出了在该模型下数据包延时、退避次数两个主要的网络性能评价指标的计算公式。最后通过仿真实验分析了CSMA/CA算法的三个网络参数对系统性能的影响。

非饱和状态下时隙CSMA/CA机制改进与性能分析

针对无线传感器网络中有重要信息的高优先级数据包需要尽快传输,且IEEE802.15.4协议本身不支持任何优先级机制的情况,结合优先级调度策略和差分服务机制,对具有优先级级的时隙CSMA/CA机制进行全面数学建模,包括节点马尔科夫模型和信道马尔科夫模型,据此提出了一种非饱和状态下具有优先级的IEEE802.15.4时隙CSMA/CA机制性能的分析方法。通过比较分析,改进的机制对提高网络中高优先级数据包的传输性能具有积极作用。

一种基于多层优先级和差分服务机制的CSMA/CA改进算法

针对CSMA/CA算法的回退指数变化固定、对第2次CCA检测信道为忙时的处理不当这2个不足,提出一种基于多层优先级和差分服务机制的时隙CSMA/CA算法。通过优先级设定不同的回退指数BE,采用CCA2失败时再执行1次CCA的方法来克服以上2个不足。OPNET仿真结果表明,该算法在吞吐量、网络时延、成功接入信道概率方面优于原CSMA/CA算法。

基于非饱和负载的802.15.4网络能耗分析

为了优化802.15.4 MAC协议能耗性能,提出了一种基于退避时提前休眠的时隙CSMA/CA机制,并建立了该协议的Markov链模型。然后使用M/G/1排队系统理论对非饱和网络负载建模,并对协议主要参数进行了数学推导。最后基于该模型对网络节点能耗进行数值分析。理论分析和仿真结果表明,该模型较好地描述了基于非饱和负载的802.15.4 MAC协议,网络节点平均能耗得到有效改善。

基于预警优先级的ZigBee传感网络MAC层退避算法

针对无线传感器网络中有预警信息的高优先级数据包需要尽快传输,且IEEE 802.15.4协议本身不支持任何优先级传输机制的情况,提出了一种基于预警优先级的非时隙CSMA/CA自适应调整阶梯退避算法,并建立了离散时间马尔可夫分析模型,比较分析了网络中不同优先级节点的信道接入概率、网络吞吐量和传输延时,仿真结果表明,改进的自适应调整阶梯退避机制对提高无线传感器网络中高优先级数据包的实时传输性能具有积极的作用。

无线传感网络的广播时效性研究

无线传感网络的节点采用时隙CSMA/CA协议获取信道并广播数据。为了度量信息广播的时效性,提出了广播信息年龄(broadcast age of information,bAoI)的概念。广播信息年龄等于当前时刻减去刚刚广播成功的那个数据包的生成时刻。bAoI量化了每个节点的数据包的新鲜度,并且描述了节点在网络上快速广播数据包的能力。通过推导节点的传输概率和碰撞概率,建立了网络的等效传输模型。在此基础上研究和计算了网络的平均bAoI。通过仿真验证了平均bAoI随节点密度和到达率的变化规律。

基于提前休眠的802.15.4 MAC协议研究

为了优化802.15.4 MAC协议性能,提出了一种基于退避时提前休眠的时隙CSMA/CA机制,建立了该协议的Markov链模型,并对模型进行了数学推导。然后基于该模型对信道吞吐量和节点功耗进行数值分析。理论分析和仿真结果表明,该模型较好的描述时隙CSMA/CA机制,协议性能得到有效改善。